Sichere Positionierung und Bewegung

Höherwertige Sicherheitsfunktionen erfordern je nach PL besondere Maßnahmen und Strukturen an den beteiligten Komponenten in der Kette Sensor, Steuerung und Aktor. Durch den Einsatz von zertifizierten Drehgebern bis SIL3/PLe entstehen für den Anwender ein erhöhter Mehrwert in punkto Effizienz und Kosteneinsparung. Bei der Verwendung eines Motorgebers als sicherer Drehgeber bis SIL3/PLe kann beispielsweise ein weiterer separater Drehgeber entfallen. Kübler bietet hierfür ein breites Portfolio an inkrementalen und absoluten Drehgebern in einer Standardbauform von 58mm an: Die inkrementalen Drehgeber mit Sin/Cos-Signalen und die absoluten Single- und Multiturn-Drehgebern für Positionieraufgaben mit SSI und BiSS-Schnittstelle und zusätzlich mit inkrementalen SinCos-Spuren mit 2048ppr. Bei den Singleturn-Varianten (Sendix 5853SIL und 5873SIL) beträgt die Auflösung der Absolutposition je nach Variante zwischen 10Bit und 17Bit. Die Multiturn Varianten bietet eine Auflösung bis zu 12Bit bzw. eine Gesamtauflösung von Singleturn und Multiturn von 29Bit.

Sichere Position

Die sichere Information über die absolute Position wird gebildet, indem die Steuerung bzw. das Auswertemodul die Impulse des Inkrementalgebers zählt und das Ergebnis mit der über das SSI/BiSS-Interface bereitgestellten absoluten Position vergleicht. Wie bei den rein inkrementalen Drehgebern überwacht die Steuerung die Gültigkeit der beiden analogen, um 90° zueinander versetzten Sinus/Cosinus-Signale mit Hilfe der mathematischen Funktion sin²+cos²=1. Darüber lassen sich zuverlässig EMV-Störungen oder eine defekte LED des Drehgebers erkennen. Durch den Vergleich der absoluten Positionsdaten mit den Sinus/Cosinus-Signalen, welche die Steuerung permanent mitzählt, wird der Positionswert verifiziert. Vor dem Abschalten speichert die Steuerung den absoluten Positionswert und vergleicht ihn beim Wiedereinschalten mit dem neu gemessenen absoluten Wert. Bei identischen Werten ist die Position sicher. Abweichende Positionswerte gelten als nicht sicher. Tritt dieser Fall ein, muss eine Referenzfahrt oder eine andere sicherheitsgerichtete Aktion erfolgen. Die rein inkremental arbeitenden Drehgebertypen werden ebenfalls mit Hilfe der mathematischen Funktion sin²+cos²=1 in der Steuerung überwacht und kommen standardmäßig bei der Realisierung der Safety-Funktion ´Sichere Drehzahl´ zum Einsatz.

Sicherheitsgerichtete Kupplung

Entscheidend für einen störfreien Betrieb der Gesamtanlage ist die Verbindung zwischen Motorwelle und Drehgeber. Bei den zertifizierten Hohlwellen-Drehgebern ist beispielsweise der Klemmring an der Hohwelle sicherheitstechnisch bewertet und Bestandteils des Zertifikats. Die Hohlwellen-Drehgeber sind mit Drehmomentstütze oder Statorkupplung wählbar. Herausfordernd ist es für den Drehgeber-Hersteller beim Einsatz von sicheren Wellen-Drehgebern. Hier ist die Anbindung zwischen Motorwelle und Wellen-Drehgeber lediglich durch eine Kupplung möglich. Die Wellen-Drehgeber sind als Welle mit Nutstein oder abgeflachter Welle konfigurierbar und dienen als formschlüssige Verbindung. Eine sicherheitsgerichtete Kupplung – wie sie Kübler nennt – sorgt für eine zuverlässige Verbindung zwischen Motorwelle und Drehgeber. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Kupplungen besteht die sichere Kupplung aus der Kombination Metallbalgkupplung und Klauenkupplung. Besteht der Verdacht, dass der Balg bricht werden zwei innenliegende Klauen die Verbindung von Geber und Antriebswelle weiter halten. Der Drehgeber wird hart mitgeführt und die Anlage kann weiter betrieben werden. Somit ist die Anlagenverfügbarkeit gewährleistet.